一種阻燃纖維型柔性噴磨材料制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于噴砂處理的柔性噴磨材料制備方法，具體涉及一種采用預聚物、纖維素纖維、充分吸濕的有機高分子吸濕材料、阻燃劑、有機和/或無機磨料復合制成的彈性海綿磨料，屬于環保磨料制造技術領域。
【背景技術】
[0002]噴砂處理廣泛應用于金屬除銹、建筑物表面處理等領域。以船舶制造、石油化工設備修理、海上鉆井平臺等設施為例，其表面清理及維修的工作量越來越大，質量要求越來越高，對表面清理工藝的技術、安全、環保等要求也越來越高。現有工藝主要采用鋼砂或剛玉等剛性磨料，結合濕法噴砂、水噴砂、旋轉輪式機械噴砂、壓縮空氣噴砂或真空機械噴砂方法，將其噴射到被處理表面獲得所需的清潔度或粗糙度。但是剛性磨料在上述噴砂過程極易產生嚴重的粉塵和噪聲，不僅污染環境，造成基材潮濕、設備復雜、冷卻水污染等新問題，而且磨料損耗大。
[0003]20世紀80年代末開發成功的海綿磨料，即行業內所稱的“綠色磨料”，可以解決傳統工藝中污染環境、健康隱患、磨料利用率低等問題，其在清理過程中可以吸附90%以上噴磨過程中產生的粉塵，清理氯化物和其他污染物的能力要比其他常用磨料強，具有飛濺少、不損傷周邊工作表面、可以多次重復利用等優點，有助于減輕粉塵對人體的傷害、改善環境空氣質量，因而在美國、日本等發達國家得到了越來越廣泛的應用。但在中國仍未得到足夠的重視及推廣，相關的專利極少，僅有ZL 92108180.4、ZL201010261370.2、ZL201110328945.2、ZL201410153335.7等幾個柔性噴磨材料專利，從其公開的技術內容分析，并未超過國外同類產品技術水平，能替代國外制品的高品質柔性海綿噴磨材料及其制備工藝未見報道。
[0004]美國專利US 6767488提供了一種嵌入纖維的聚氨酯海綿磨料生產方法，該方法將水和纖維素纖維預先混合，使纖維素纖維均勻懸浮于水中，再將制成的混合物與預聚物、磨料顆粒快速均勻混合，游離的自由水和預聚物發生劇烈的化學反應，同時放出大量的熱量，促使自由水快速蒸發、參與反應，而纖維素纖維汲取的水因受熱緩慢釋放出來，從而延緩海綿生成反應的速度，提高了海綿的制造質量。嵌入到海綿中的纖維素纖維大大地提高了海綿磨料顆粒的強度、耐久性和磨料性能。該技術利用親水性纖維素纖維能吸收其自身重量的許多倍的水且受熱能夠釋放出來的特性，將其吸附的水緩慢釋放出來參與海綿制造反應，延緩了海綿生成反應的速度，改善了海綿磨料的制造工藝、質量。但其也有一定的局限性:當水和預聚體混合時，它是幾乎不可能控制的化學反應，因為混合完成過程中化學反應立即發生，且自我維持，化學反應速度很快，工藝控制要求高；自由水和預聚物快速反應易生成較大的閉合孔洞，降低海綿質量；水和纖維素纖維必須預先均勻混合，而且纖維素纖維必須具有親水性；噴磨過程中有時會因摩擦會產生零星的火花，限制了柔性噴磨材料在石化行業易燃、易爆場合中的應用。
[0005]因此如何解決上述現有技術存在的問題，延緩海綿生成反應的速度、改善制造工藝、提高海綿磨料阻燃性能、擴大纖維素纖維的選擇范圍，成為該領域研究的難點。
【發明內容】
[0006]本發明是為解決現有技術存在的問題，提供一種阻燃纖維型柔性噴磨材料制備方法，用于制備性能優異的阻燃柔性噴磨材料，從而替代國外同類制品，達到延緩海綿生成反應的速度、改善制造工藝、提高海綿磨料性能的目的。
[0007]本發明的目的是通過以下措施實現的:
一種阻燃纖維型柔性噴磨材料制備方法，其特征在于:
混合預聚物、纖維素纖維、充分吸濕的吸水性聚合物、阻燃劑、磨料；用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預聚物并由此發生化學反應；加工處理上述反應混合物形成包括完整纖維素纖維在內的阻燃聚氨酯海綿磨料，再造粒上述海綿磨料。
[0008]所述的預聚物包括但不限于水催化的多異氰酸酯、羥基化合物和/或氨基化合物，其與水混合會發生放熱的化學反應、釋放出CO2，混合物體積膨脹并制造出具有彈性的聚氨酯海綿。
[0009]所述的多異氰酸酯包括但不限于下述物質中的一種或多種:甲苯二異氰酸酯(TDI)、TDI 2，4-與 2，6-異構體 80:20 的混合物(TD1-80/20)、TDI 2，4-與 2，6-異構體65:35的混合物(了01-65/35)、二苯甲烷-4，4’ -二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、液化型二苯甲烷二異氰酸酯(LMDI)、氨基甲酸酯改性二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、苯二亞甲基異氰酸酯(XDI)、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)、環己烷二亞甲基二異氰酸酯(H6XDI)、4，4’_ 二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDIX
[0010]所述的羥基化合物包括但不限于下述物質中的一種或多種:聚氧化丙烯醚多元醇(PPG)、聚丁二烯多元醇(HTPB)、聚ε -己內酯多元醇(PCL)、甘油聚醚、聚四氫呋喃多元醇(PTMG)0
[0011]所述的氨基化合物包括但不限于下述物質中的一種或多種:二乙基甲苯二胺(DETDA),3, 3，- 二氯-4，4，- 二氨基二苯甲烷(M0CA)、3，5- 二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、N, N’ -二烷基甲基二胺、N，N’ - 二烷基苯二胺、異佛爾酮二胺(IPDA)、4，4’_ 二仲丁氨基二苯甲烷(MBDA)、乙二胺、三乙胺(TEA)、三亞乙基二胺(TEDA)、1，2-二氨基丙烷、2，5-二氨基-2，5- 二甲基己燒、2，4-或2，6- 二氨基甲苯、2，4 ’ -或4，4 ’ - 二氨基聯苯甲燒。
[0012]所述的纖維素纖維是指親水性纖維素纖維、憎水性纖維素纖維或化學纖維，纖維素纖維的尺寸范圍在32?200微米。
[0013]所述的吸水性聚合物是指具有高吸濕能力的吸水樹脂或由高吸濕能力的吸水樹脂制取的多孔聚合物，能夠吸收并保持自身重量數倍至數千倍的水分，并且在受熱或存在不平衡勢差時能夠釋放出吸收的水分。
[0014]所述的阻燃劑是指磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、三(β-氯丙基)磷酸(TCPP)、磷酸三(1，3- 二氯-2-丙基)酯(TDCPP)、有機磷阻燃劑(DMMP)、無鹵阻燃劑(ΜΡΡ)、硼酸鹽阻燃劑(FB)中的一種或多種。
[0015]所述的磨料包括無機磨料、有機磨料或由有機-無機材料混合而成的復合磨料，如剛玉、塑料、玻璃、鋼砂、三聚氰胺、玻璃珠等，既可以用于表面輕微清理，也可以用于清除表面上的污染物并在表面上留下一定的粗糙度。
[0016]所述的聚氨酯海綿由聚氨酯材料和蜂窩結構組成一個有彈力或柔軟的海綿，包裹于其中或部分露出的磨料作為海綿噴砂介質沖刷帶待清理的表面時，是易于壓縮的，并能多次重復利用。
[0017]聚氨酯海綿中具有重要意義的是嵌入在海綿聚合物基質中的纖維素纖維，纖維素纖維極大地提高了海綿磨料的強度、耐久性和海綿顆粒的磨料性能，同時也完善了海綿本身的制造工藝。
[0018]所述的聚氨酯材料如聚氨基甲酸乙酯組成泡沫基質，基質包括小孔洞或蜂窩，基質和蜂窩結構組成有彈性的或柔軟的海綿。
[0019]所述的阻燃劑的使用，提高了柔性噴磨材料的閃點溫度，柔性噴磨材料的閃點可達 200 ?300 V。
[0020]作為優選，預聚物與纖維素纖維、阻燃劑預先混合后，再與充分吸濕的吸水性聚合物、磨料均勻混合，用上述吸水性聚合物釋放出來的水催化預聚物并由此發生化學反應；力口工處理上述反應混合物形成包括完整纖維素纖維在內的阻燃聚氨酯海綿磨料，且造粒上述海綿磨料。
[0021]作為另一種優選，所述的預聚物與纖維素纖